Mathcad - vypocty

Prevodovka pro náhony tachometru a taxametru pro GAZ Volga 21
Cílem tohoto projektu bylo moznost výroby prevodovky pro taxametr. Duvod druhovyroby tohoto
zarizeni je nedostupnost na trhu nahradnich dilu pro veterany. Sam jsem tento díl shanel 2 roky
a bez uspechu.
Foto sestavy bez prevodovky:
Nejprve jsem se zkontaktoval s predsedou Gazklubu CR Ing. Tomasem Jandou a hlavnim
dodavatelem dilu z druhovyroby pro GAZ v CR Ing. Emilem Kuchynkou, abych ziskal muster a
zakladni informace o tomto zarizeni. Po ziskani potrebneho zarizeni jsem prevodovku rozebral a
celou ji premeril.
Vysledky mereni a vypoctu:
Po mereni a mych vypoctech jsem zjistil, ze soucasti jsou pomerne dosti predimenzovane,
je to zpusobeno tim, ze ruska ocel v dobe vyroby teto prevodovky dost casto kolisala ve kvalite
(pevnosti) a to ve velkem rozsahu. Diky tomu vsechny soucasti vydrzeli bez vetsiho
opotrebovani (vozidla taxi mela pri vyrazovani najeto kolem 400-500tis km). Jediny dil, ktery
"nevydrzel" byla loziska. Po jednoduchem prepoctu jsem zjistil, ze loziska nebyla
poddimenzovana, pouze se asi jednalo o nekvalitni kusy. Proto bych loziska nevolil jina,
pouze bych pouzil moderni od kvalitniho vyrobce.
Výpocet hridelu:
Síla vyvolaná odporem náhonu a ozubení
F := 100⋅ N
tato hodnota byla empericky odvozena
Rameno vyvolávající ohybový moment vychází z velikosti skríne prevodovky
a := 17.5mm
l := 12⋅ mm
M o := F⋅ a
M o = 1.75 J
Materiál hridelu je 11 110, ze strojnických tabulek(1)
6
σ do := 60⋅ 10 ⋅ Pa
6
p d := 20⋅ 10 ⋅ Pa
vzorec pro výpocet hridele (str.128 ucebnice (2))
3
d :=
32⋅
Mo
(3.14⋅ σ do)
−3
d = 6.674 × 10
p :=
m
F
l⋅ d
6
p = 1.249 × 10 Pa
Z tohoto vypoctu vychazi, ze prumer hridele (15mm) na pùvodním modelu byl
predimenzovaný.
Vypocet ozubenych kol:
1 Prevod mezi vstupem do prevodovky a mezikusem (pastorek)
prevodovy pomer
pocet zubu
modul
i := 1
z1 := 14
m := 1.5
z2 := 14
( rada1 )
úhel zaberu
α := 20⋅ deg
teoreticka vyska
h ax := 1
vyska hlavy zubu
h a := h ax⋅ m
h a = 1.5
teoreticka
hlavova
nastavba
vyska paty zubu
cx := 0.38
(
)
h f := hax + cx ⋅ m
vyska zubu
h := h a + h f
h = 3.57
hlavova vule
c := cx⋅ m
c = 0.57
prumer roztecne
kruznice
d 1 := z1 ⋅ m
d 1 = 21
d 2 := 21
prumer hlavove
kruznice
d a := d 1 + 2 ⋅ ha
d a = 24
prumer patni
kruznice
d f1 := d1 − 2hf
d f1 = 16.86
( )
prumer zakladni
kruznice
roztec
d b := d1 ⋅ cos( α )
d b = 19.734
p := π ⋅ m
p = 4.712
zakladni roztec
p b := p⋅ cos( α )
p b = 4.428
tloustka zubu
sirka zubove
mezery
s :=
p
2
s = 2.356
p
e :=
2
e = 2.356
sirka ozubeni
b := 12
vzdalenost os
a := 0.5 d 1 + d 2
(
)
a = 21
2 Prevod mezi výstupem do taxametru a mezikusem (pastorek)
prevodovy pomer
pocet zubu
modul
i := 3
z1 := 14
m := 1.5
z2 := 42
( rada1 )
úhel zaberu
α := 20⋅ deg
teoreticka vyska
h ax := 1
vyska hlavy zubu
h a := h ax⋅ m
h a = 1.5
teoreticka
hlavova
nastavba
vyska paty zubu
cx := 0.38
(
)
h f := hax + cx ⋅ m
h f = 2.07
vyska zubu
h := h a + h f
h = 3.57
hlavova vule
c := cx⋅ m
c = 0.57
prumer roztecne
kruznice
d 1 := z1 ⋅ m
d 1 = 21
d 2 := z2 ⋅ m
d 2 = 63
prumer hlavove
kruznice
d a1 := d 1 + 2 ⋅ h a
d a1 = 24
d a2 := d 2 + 2 ⋅ h a
d a2 = 66
prumer patni
kruznice
d f1 := d1 − 2hf
d f1 = 16.86
d f2 := d2 − 2hf
d f2 = 58.86
prumer zakladni
kruznice
d b1 := d 1 ⋅ cos( α )
d b1 = 19.734
d b2 := d 2 ⋅ cos( α )
d b2 = 59.201
roztec
p := π ⋅ m
p = 4.712
zakladni roztec
p b := p⋅ cos( α )
p b = 4.428
tloustka zubu
sirka zubove
mezery
s :=
p
2
s = 2.356
p
e :=
2
e = 2.356
sirka ozubeni
b := 12
vzdalenost os
a := 0.5 d 1 + d 2
(
a = 42
)
Pouzita literatura:
1 - Strojnické tabulky pro SPŠstrojnicke- Pavel Vávra a kol - Praha 1984
2 - Strojni soucasti I pro SPŠstrojnicke - R.Kriz a kol - 1984
3 - Strojirenska konstrukce I - R.Kriz a kol - SNTL 1986
4 - Osobni automobil Volga GAZ - 21 - Adolf Opletal 1967
Financni hledisko:
Cilem moji prace je take moznost vyrobit dil s rozumnymi naklady. Nejdrive jsem tedy
zjistoval ceny vyroby absolutne stejneho dilu. Moje nadseni velmi rychle opadlo, kdyz muj
rozpocet (3 000 kc) prekrocila jiz cena samotneho odlitku. Proto jsem se tedy rozhodl pro
varinatu samotne skrine vyroby pomoci obrabeni. Kontaktoval jsem tedy sveho kolegu,
ktery ma moznost vyroby dilu za rozumne penize.
Ceny dilu obrabenych triskovymi metodami:
Skrin: 1500 kc
Oz.kola: 3 x 500 = 1500kc
Hridele: 3 x 200 = 600kc
Pote jsem zacal zjistovat loziska, pres kamarada jsem si zajistil slevu na vyrobky od fy.
Systema, ktera cinila 35%. Nalezl jsem tedy v jejich katalogu loziska nejblizsi tem
puvodnim,kde celkova sada lozisek mela cinit 570kc. Diky sleve by cena mohla cinit
370,50kc
Drobny material - sroubky, mazivo bylo vypocteno na 50kc.
Celkova cena jednoho kusu, pri minimalnim poctu 10ks by cinila: 4020,50kc (musime
podotknout, ze v pripade oficialní vyroby by byly jednotlivé položky mnohem vyšší o dan,
kterou by si kazdy zucastneny musel pripocist). Celkova castka proto prekrocila moji
predstavu o 1020,50kc.
Praxe
Po ziskani vsech potrebnych informaci a pribliznych castek na vyrobu jsem se tedy
rozhodl, ze se pokusim ziskat dalsich min. 9 zajemcu, kteri by podporili tento projekt.
Ackoli tento dil je pouzitelny pro modely GAZ M20 Pobeda, GAZ Volha M21(22)a
M24(01,02) neziskal jsem dostatecny pocet ucastniku ani v zahranici (byli 3)
Zaver:
Prestoze se mi nepodarilo tento projekt dovest do absolutniho zaveru, kde bych mohl
prevodovku namontovat, tak neklesam na mysli a hledam dalsi mozna reseni pro vyrobu.
Reseni zatim spociva v ziskani jiz vyrobenych ozubenych kol, levnejsich lozisek a
celkoveho zlevneni vyroby. Pak by snad bylo mozne sehnat dalsich 7 zajemcu a
uskutecneni vyroby.
o kolisala ve kvalite